(57)【要約】【課題】迅速・正確かつ簡便に測定対象物の内部温度を測定可能な接触式内部温度計を提供すること。【解決手段】本発明に係る接触式内部温度計１００は、測定面２０と、熱抵抗体の測定面側に測定面側温度センサが配置され、背面側に背面側温度センサが配置される第１の温度センサ積層体３３と第２の温度センサ積層体３４を少なくとも有し、測定対象物と第１の温度センサ積層体３３の背面側温度センサ及び第２の温度センサ積層体３４の背面側温度センサ間の熱的接続であるバイパス流路を形成するバイパス部材４２と、前記バイパス流路を接続及び遮断するバイパス流路接続遮断機構と、前記測定面側温度センサ及び前記背面側温度センサの測定結果に基づいて測定対象物の内部温度を算出する内部温度算出部と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の内部温度を算出するため前記測定対象物の被測定面に接触させる測定面と、
第１の熱抵抗体の測定面側に第１の測定面側温度センサが配置され、背面側に第１の背面側温度センサが配置される第１の温度センサ積層体と、
第２の熱抵抗体の測定面側に第２の測定面側温度センサが配置され、背面側に第２の背面側温度センサが配置される第２の温度センサ積層体を少なくとも有し、
定常状態において前記第１の温度センサ積層体を通過する熱流束と前記第２の温度センサを通過する熱流束が異なるように構成され、
前記測定対象物と前記第１の背面側温度センサ間及び、前記測定対象物と前記第２の背面側温度センサ間の熱的接続であるバイパス流路を形成するバイパス部材と、
前記バイパス流路を接続及び遮断するバイパス流路接続遮断機構と、
前記第１の測定面側温度センサ、前記第１の背面側温度センサ、前記第２の測定面側温度センサ及び前記第２の背面側温度センサの測定結果に基づいて前記測定対象物の内部温度を算出する内部温度算出部と、
を有する接触式内部温度計。
【請求項２】
前記バイパス部材の熱抵抗は、前記第１の熱抵抗体及び前記第２の熱抵抗体の熱抵抗より小さい請求項１に記載の接触式内部温度計。
【請求項３】
前記バイパス流路が接続されているか否かを検知する接続検知部を有し、
前記内部温度算出部は、前記接続検知部により前記バイパス流路が接続されたことを検知した後、さらに前記第１の温度センサ積層体及び前記第２の温度センサ積層体が定常状態に達した後に前記測定対象物の内部温度を算出する請求項１又は２に記載の接触式内部温度計。
【請求項４】
前記接続検知部により前記バイパス流路が接続されたことを検知した後、前記バイパス流路を遮断すべきタイミングを検知する遮断タイミング検知部と、
前記遮断タイミング検知部により前記バイパス流路を遮断すべきタイミングが検知されたことを使用者に通知する遮断タイミング通知部と、
を有する請求項３に記載の接触式内部温度計。
【請求項５】
前記接続検知部により前記バイパス流路が接続されたことを検知した後、前記バイパス流路を遮断すべきタイミングを検知する遮断タイミング検知部と、
前記遮断タイミング検知部により前記バイパス流路を遮断すべきタイミングが検知された際に前記バイパス流路を遮断する遮断部と、
を有する請求項３に記載の接触式内部温度計。
【請求項６】
前記内部温度算出部は、前記接続検知部により前記バイパス流路が遮断されたことを検知した後、前記第１の温度センサ積層体及び前記第２の温度センサ積層体が定常状態に達した後に前記測定対象物の内部温度を算出する請求項４又は５に記載の接触式内部温度計。
【請求項７】
前記バイパス部材は、前記バイパス部材の温度上昇に応じて前記バイパス流路を遮断する温度感応性遮断機構を含む請求項３に記載の接触式内部温度計。
【請求項８】
前記バイパス流路接続遮断機構は、使用者が操作する押ボタンを含み、使用者が前記押ボタンを押すことにより前記バイパス流路が接続されるか、又は、前記測定面をケースに対し移動可能に支持する弾性支持構造を含み、使用者が前記測定面を前記測定対象物に押し付けることにより前記バイパス流路が接続される請求項１乃至７のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項９】
前記測定面に設けられ、前記第１の測定面側温度センサと熱的に結合する第１のプローブと、
前記測定面に設けられ、前記第２の測定面側温度センサと熱的に結合する第２のプローブと、
前記測定面に設けられ、前記バイパス部材と熱的に結合する第３のプローブと、
を有し、
前記第１のプローブ、前記第２のプローブ及び前記第３のプローブは互いに熱的に隔離される請求項１乃至８のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項１０】
前記バイパス部材は、前記測定対象物と前記第１の背面側温度センサ間を熱的に接続する第１のバイパス部材と、前記測定対象物と前記第２の背面側温度センサ間を熱的に接続するとともに前記第１のバイパス部材から熱的に隔離された第２のバイパス部材を有し、
前記測定面に設けられ、前記第１の測定面側温度センサと熱的に結合する第１のプローブと、
前記測定面に設けられ、前記第２の測定面側温度センサと熱的に結合する第２のプローブと、
前記測定面に設けられ、前記第１のバイパス部材と熱的に結合する第３のプローブと、
前記測定面に設けられ、前記第２のバイパス部材と熱的に結合する第４のプローブと、
を有し、
前記第１のプローブ、前記第２のプローブ、前記第３のプローブ及び前記第４のプローブは互いに熱的に隔離される請求項１乃至８のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項１１】
前記内部温度算出部による内部温度の算出後、前記第１の温度センサ積層体、前記第２の温度センサ積層体及び前記バイパス部材の少なくともいずれかを冷却する冷却機構を有する請求項１乃至１０のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式内部温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な状況において、測定対象物の表面温度ではなく、その内部温度を迅速・正確かつ簡便（すなわち、非侵襲）に測定したいとの要求が存在している。そのような要求の代表的なものとして、人体を含む生体の体温測定が挙げられる。しかしながら、生体の内部温度（深部体温などと称されることもある）、すなわち、血流により概ね恒温に保たれていると考えられる程度の生体内部の温度を測定するのは通常困難である。測定対象が人体の場合、一般的には、舌下や脇の下など熱が外部に逃げにくい場所に温度計を保持し、温度計と人体とが熱平衡状態となってからの温度計の読みを体温として採用することが多いが、熱平衡状態が得られるまでに５分から１０分程度と長時間を要し、また得られる体温は必ずしもその内部温度と一致するとは限らない。このため、かかる方式は、乳幼児やある種の傷病患者等、長時間の体温測定が困難な対象への適用が困難な場合があり、また、精密な体温管理を行うに足る精度の高い体温を得るのは難しい。
【０００３】
そのため、人体の内部温度を迅速・正確に測定するための種々の温度計が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、断熱材を挟む第１の温度測定手段と第２の温度測定手段、及び第１の温度測定手段を加熱する可変温度加熱手段を有する電子体温計が記載されている。この電子体温計は、第２の温度測定手段で被測定体側の部位の温度を測定しつつ第１の温度測定手段での温度も測定する。そして可変温度加熱手段で第１の温度測定手段の温度を変化させることで熱平衡状態となることを防ぎながら複数回の測定を行い、得られた結果に基づいて熱伝導方程式の逆問題を解くことで内部温度を算出する。
【０００５】
特許文献２には、体表面に接触する第１の温度センサと、第１の温度センサに対し断熱材を挟んで配置される第２の温度センサからなる組を少なくとも二組備え、それぞれの組における断熱材の熱抵抗値が異なる非加熱型深部体温計が記載されている。この非加熱型深部体温計は、定常状態における各温度センサにおける温度測定結果から連立熱伝導方程式を解き、深部体温を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２０７４７０号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１のように、接触式内部温度計が可変温度加熱手段、すなわちヒータを必要とする場合には、消費電力が大きく、小型であることが要求される携帯型の接触式内部温度計には不向きである。また、温度計を人体表面と接触させることを考慮すると、ヒータを搭載するのは好ましくない。
【０００８】
上述の特許文献２ではヒータを必要としないが、定常状態での測定が必要であり、体表面からは断熱材を隔てて配置される第２の温度センサが定常状態となるまでには相当程度の時間が必要であり、迅速な内部温度測定が実現されているとは言い難い。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、迅速・正確かつ簡便に測定対象物の内部温度を測定可能な接触式内部温度計を提供することである。
【００１０】
なお、ここまでの記載は接触式内部温度計の代表的な例として人体の内部温度を測定する体温計について主に説明したが、本発明が対象とする接触式内部温度計はこれに限定されるものでなく、生物・無生物問わず非侵襲にてその内部温度を測定する必要があるいかなる測定対象物にも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。
【００１２】
（１）測定対象物の内部温度を算出するため前記測定対象物の被測定面に接触させる測定面と、第１の熱抵抗体の測定面側に第１の測定面側温度センサが配置され、背面側に第１の背面側温度センサが配置される第１の温度センサ積層体と、第２の熱抵抗体の測定面側に第２の測定面側温度センサが配置され、背面側に第２の背面側温度センサが配置される第２の温度センサ積層体を少なくとも有し、定常状態において前記第１の温度センサ積層体を通過する熱流束と前記第２の温度センサを通過する熱流束が異なるように構成され、前記測定対象物と前記第１の背面側温度センサ間及び、前記測定対象物と前記第２の背面側温度センサ間の熱的接続であるバイパス流路を形成するバイパス部材と、前記バイパス流路を接続及び遮断するバイパス流路接続遮断機構と、前記第１の測定面側温度センサ、前記第１の背面側温度センサ、前記第２の測定面側温度センサ及び前記第２の背面側温度センサの測定結果に基づいて前記測定対象物の内部温度を算出する内部温度算出部と、を有する接触式内部温度計。
【００１３】
（２）（１）において、前記バイパス部材の熱抵抗は、前記第１の熱抵抗体及び前記第２の熱抵抗体の熱抵抗より小さい接触式内部温度計。
【００１４】
（３）（１）又は（２）において、前記バイパス流路が接続されているか否かを検知する接続検知部を有し、前記内部温度算出部は、前記接続検知部により前記バイパス流路が接続されたことを検知した後、さらに前記第１の温度センサ積層体及び前記第２の温度センサ積層体が定常状態に達した後に前記測定対象物の内部温度を算出する接触式内部温度計。
【００１５】
（４）（３）において、前記接続検知部により前記バイパス流路が接続されたことを検知した後、前記バイパス流路を遮断すべきタイミングを検知する遮断タイミング検知部と、前記遮断タイミング検知部により前記バイパス流路を遮断すべきタイミングが検知されたことを使用者に通知する遮断タイミング通知部と、を有する接触式内部温度計。
【００１６】
（５）（３）において、前記接続検知部により前記バイパス流路が接続されたことを検知した後、前記バイパス流路を遮断すべきタイミングを検知する遮断タイミング検知部と、前記遮断タイミング検知部により前記バイパス流路を遮断すべきタイミングが検知された際に前記バイパス流路を遮断する遮断部と、を有する接触式内部温度計。
【００１７】
（６）（４）又は（５）において、前記内部温度算出部は、前記接続検知部により前記バイパス流路が遮断されたことを検知した後、さらに前記第１の温度センサ積層体及び前記第２の温度センサ積層体が定常状態に達した後に前記測定対象物の内部温度を算出する接触式内部温度計。
【００１８】
（７）（３）において、前記バイパス部材は、前記バイパス部材の温度上昇に応じて前記バイパス流路を遮断する温度感応性遮断機構を含む接触式内部温度計。
【００１９】
（８）（１）乃至（７）のいずれかにおいて、前記バイパス流路接続遮断機構は、使用者が操作する押ボタンを含み、使用者が前記押ボタンを押すことにより前記バイパス流路が接続されるか、又は、前記測定面をケースに対し移動可能に支持する弾性支持構造を含み、使用者が前記測定面を前記測定対象物に押し付けることにより前記バイパス流路が接続される接触式内部温度計。
【００２０】
（９）（１）乃至（８）のいずれかにおいて、前記測定面に設けられ、前記第１の測定面側温度センサと熱的に結合する第１のプローブと、前記測定面に設けられ、前記第２の測定面側温度センサと熱的に結合する第２のプローブと、前記測定面に設けられ、前記バイパス部材と熱的に結合する第３のプローブと、を有し、前記第１のプローブ、前記第２のプローブ及び前記第３のプローブは互いに熱的に隔離される接触式内部温度計。
【００２１】
（１０）（１）乃至（８）のいずれかにおいて、前記バイパス部材は、前記測定対象物と前記第１の背面側温度センサ間を熱的に接続する第１のバイパス部材と、前記測定対象物と前記第２の背面側温度センサ間を熱的に接続するとともに前記第１のバイパス部材から熱的に隔離された第２のバイパス部材を有し、前記測定面に設けられ、前記第１の測定面側温度センサと熱的に結合する第１のプローブと、前記測定面に設けられ、前記第２の測定面側温度センサと熱的に結合する第２のプローブと、前記測定面に設けられ、前記第１のバイパス部材と熱的に結合する第３のプローブと、前記測定面に設けられ、前記第２のバイパス部材と熱的に結合する第４のプローブと、を有し、前記第１のプローブ、前記第２のプローブ、前記第３のプローブ及び前記第４のプローブは互いに熱的に隔離される接触式内部温度計。
【００２２】
（１１）（１）乃至（１０）のいずれかにおいて、前記内部温度算出部による内部温度の算出後、前記第１の温度センサ積層体、前記第２の温度センサ積層体及び前記バイパス部材の少なくともいずれかを冷却する冷却機構を有する接触式内部温度計。
【発明の効果】
【００２３】
上記（１）の側面によれば、迅速・正確かつ簡便に測定対象物の内部温度を測定可能な接触式内部温度計が提供される。
【００２４】
上記（２）の側面によれば、第１の温度センサ積層体及び第２の温度センサ積層体は速やかに定常状態に達する。
【００２５】
上記（３）の側面によれば、正確に測定対象物の内部温度を算出できる。
【００２６】
上記（４）の側面によれば、使用者はバイパス流路を適正なタイミングで遮断できる。
【００２７】
上記（５）の側面によれば、使用者によるバイパス流路の遮断操作を必要とせずに、バイパス流路を適正なタイミングで遮断できる。
【００２８】
上記（６）の側面によれば、正確に測定対象物の内部温度を算出できる。
【００２９】
上記（７）の側面によれば、使用者によるバイパス流路の遮断操作や、バイパス流路を遮断するための制御を行うことなく、自律的にバイパス流路を遮断できる。
【００３０】
上記（８）の側面によれば、使用者は簡単な操作でバイパス流路を接続できる。
【００３１】
上記（９）の側面によれば、第１の温度センサ積層体と第２の温度センサ積層体間での熱流に起因する測定誤差を低減できる。
【００３２】
上記（１０）の側面によれば、第１の温度センサ積層体と第２の温度センサ積層体間での熱流に起因する測定誤差を大幅に低減できる。
【００３３】
上記（１１）の側面によれば、連続して測定を行う際にもそれぞれ正確に測定対象物の内部温度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計を背面側から見た外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計を測定面側から見た外観図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による接触式内部温度計の概略断面図である。
【図４】図３における測定ヘッド近傍の拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計の測定ヘッドに設けられた測定部の等価熱回路を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計の測温動作における、第１の背面側温度センサ及び第２の背面側温度センサの温度変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る接触式内部温度計を背面側から見た外観図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による接触式内部温度計の概略断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る接触式内部温度計についての図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による概略断面図である。
【図１０】図９における測定ヘッド近傍の拡大断面図であって、第１の温度センサ積層体、第２の温度センサ積層体及び第３のプローブがバイパス部材に接触している状態を示す図である。
【図１１】バイパス部材が変形している状態を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る接触式内部温度計を測定面側から見た外観図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線による測定ヘッド近傍の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の第１の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計１００を背面側から見た外観図、図２は同実施形態に係る接触式内部温度計１００を測定面側から見た外観図である。なお、本明細書にて接触式内部温度計とは、温度計であって、測定対象表面に接触させることにより内部温度を測定する温度計を意味している。また、内部温度とは、測定対象の表面温度でなく、その内部であって、実質的に恒温熱源と考えられる部位の温度を意味している。ここで、実質的に恒温熱源と考えられるとは、測定対象内部の熱容量が大きい場合や、測定対象内部に常に熱が供給される結果、接触式内部温度計による測定がその温度に実用上の影響を及ぼさないと考えられることを意味している。たとえば、測定対象が生体である場合には、血流により体幹より常に熱が供給されることとなるので、後者に該当する。
【００３７】
本実施形態で示す接触式内部温度計１００は、図示の通り携帯式であり、ケース１の先端に測定ヘッド２が取り付けられている。測定ヘッド２はケース１から突き出すように設けられており、その先端はおおむね平坦な測定面２０となっている。そして、かかる測定面２０を測定対象物の被測定面、例えば皮膚に接触させることによりその内部温度を計測する。測定面２０の表面には、略円形の第１のプローブ３０、第２のプローブ３１及び第３のプローブ３２が図２に示すように、接触式内部温度計１００の長手方向に沿って直列に配置されている。なお、これら第１のプローブ３０、第２のプローブ３１及び第３のプローブ３２の配置は任意であり、その配置方向は必ずしも接触式内部温度計１００の長手方向に沿ったものでなくともよく、さらには、各プローブを正三角形の頂点となる位置に配置する等直列に配置せずともよい。
【００３８】
ケース１の測定面２０の反対側の面である背面１０には、ランプ１１、押ボタン４、表示部１２、ブザー１３が設けられている。以降、本明細書では、測定面２０が向く方向を測定面側、その反対方向である背面が向く方向を背面側と称する。また、ケース１は長く伸び丸みを帯びた形状をしており、使用者が手に持つグリップ１４を形成している。図２に見られるように、ケース１のグリップ１４の測定面側には電池蓋１５が設けられ、内部に接触式内部温度計１００の電源となる電池を収容するようになっている。また、ケース１の適宜の位置、ここでは図２に示した位置に吸気穴１６が、測定ヘッド２の側面に排気穴２１が設けられ、それぞれの内部空間が外気と連通するようになされている。ケース１と測定ヘッド２は、支持環５により接続されている。
【００３９】
なお、図１及び図２に示した接触式内部温度計１００のデザインは一例である。かかるデザインは、その主たる用途や市場性等を考慮の上適宜変更して差し支えない。また、各構成部品の配置は、その機能を損なわない範囲で任意に選択してよい。
【００４０】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による接触式内部温度計１００の概略断面図である。ケース１は、好ましくはＡＢＳ樹脂等任意の合成樹脂製の中空の成形品であり、接触式内部温度計１００を構成する各種部品をその内部に一体に収容する。グリップ１４内には、電池６及び回路基板１７が収容されている。回路基板１７上には、その上に図示しないコントローラをはじめとする各種の電子部品が実装されており、電池６からの電力供給を受けて、電力を必要とする全ての部品への電力を供給するとともにその動作を制御している。電池６は、図示のものは市販の単４型（米国ではＡＡＡと称される）乾電池であるが、その形式は任意のものであってよく、ボタン型、角型等の形状や、１次電池・２次電池の別も任意であってよい。なお、各部品と回路基板１７とを電気的に接続する配線は、図示が煩雑となるため省略している。
【００４１】
ランプ１１は、好ましくは多色発光可能な発光ダイオードであり、接触式内部温度計１００の状態を使用者に通知するために点灯するものである。表示部１２は、本実施形態では液晶表示装置であり、接触式内部温度計１００の測定結果を図１に示すような態様で使用者に通知するためのものである。もちろん、表示部１２にはこのほかにも任意の情報、例えば、電池６の残量等を表示するようにしてよい。あるいは、接触式内部温度計１００の状態を併せて表示するようにして、ランプ１１を省略してもよい。ブザー１３は、本実施形態では一般的な電子ブザーであり、ビープ音により接触式内部温度計１００の状態を使用者に通知するためのものである。なお、ブザー１３の形式も又任意であり、スピーカを備えるようにして、音声あるいはメロディ等による通知をするようにしてもよい。あるいは、ランプ１１及び／又は表示部１２による通知のみとして、ブザー１３を省略してもよい。
【００４２】
また、ケース１内部には隔壁１８が設けられており、ケース１内部をグリップ空間１９ａとヘッド空間１９ｂとに仕切っている。隔壁１８には開口が設けられており、かかる開口を塞ぐようにブロア７が取り付けられている。ブロア７の機能については後述する。
【００４３】
ケース１の先端部には、支持環５を介して測定ヘッド２が取り付けられる。支持環５は、好ましくはシリコンゴム或いはその発泡体等の弾力を有し且つ断熱性に優れた材料で形成され、測定ヘッド２のケース１に対する若干の動きを許容するとともに、測定ヘッド２からケース１への伝熱を遮断するようになっている。これは、測定面２０を測定対象物に接触させる際に、測定面２０が確実に測定対象物に密着するようにするためと、測定ヘッド２からケース１へと熱が流出することによる測定誤差の発生を防止するためである。しかしながら、支持環５は必須の構成でなく、測定面２０と測定対象物との密着に問題がなく、また測定ヘッド２が十分に熱伝導率の低い材質であり実用上問題ない場合には、これを省略し、測定ヘッド２を直接ケース１に固定する又は両者を一体に形成するなどしてもよい。また、支持環５の形状も環状に限定されるものでなく、任意の形状のものを用いてよい。
【００４４】
測定ヘッド２は、形状が安定しており、熱伝導率が低く、かつ比熱の小さい材質で形成することが好ましく、例えば、硬質発泡ウレタンや硬質発泡塩化ビニルが好適に用いられる。しかしながら、この点についても実用上の問題がなければ材質は特に限定されるものでなく、任意でよい。
【００４５】
測定ヘッド２の測定面２０には第１のプローブ３０、第２のプローブ３１及び第３のプローブ３２に対応する位置にそれぞれ開口が設けられており、各プローブが測定面２０からわずかに突出するように取り付けられている。各プローブは、熱伝導率の高い材質であることが好ましく、本実施形態では金属製である。なお、各プローブの材質は耐腐食性を備えていることが好ましく、金属材料では、アルミニウムやステンレスが好適である。なお、上述の通り、測定ヘッド２自体は熱伝導率が低い材質から構成されるため、第１のプローブ３０、第２のプローブ３１及び第３のプローブ３２は、互いに熱的に隔離されることとなる。
【００４６】
第１のプローブ３０の背面側には、第１の温度センサ積層体３３が設けられており、両者は互いに熱的に結合している。また、第２のプローブ３１の背面側には、第２の温度センサ積層体３４が設けられており、両者は互いに熱的に結合している。第１の温度センサ積層体３３及び第２の温度センサ積層体３４の詳細については後述する。なお、温度センサ積層体は、本実施形態では第１の温度センサ積層体３３及び第２の温度センサ積層体３４の２つを設けているが、誤差の分散あるいは故障時のバックアップ目的で、温度センサ積層体を３つ以上設けるようにしてもよい。
【００４７】
押ボタン４は、ケース１の背面１０に測定面側に押下できるように配置される。本実施形態では、ケース１に設けられたバネ受座１９上に設けられたバネ８により背面側に付勢されるようになっている。しかしながら、押ボタン４を支持及び付勢する構造はここで示したものに限定されるものではなく、後述するバイパス部材４２を測定面側に押し付けることが可能な構造であればどのようなものであってもよい。押ボタン４からは測定面側に向かって押付桿４０が伸びており、その先端に断熱材４１を介して、バイパス部材４２が取り付けられている。バイパス部材４２は熱伝導率の高い材質であることが好ましく、本実施形態では金属製である。また、押ボタン４を押し下げたときにバイパス部材４２が第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブ３２のそれぞれの背面側表面に接触する形状となっている。押付桿４０の断面形状は特に限定されず、中実又は中空の円柱又は角柱、十字形状等任意のものとしてよい。
【００４８】
図４は、図３における測定ヘッド２近傍の拡大断面図である。ここでは、図３の支持環５及び断熱材４１並びにそれら部材より背面側に位置する部材は図示を省略している。
【００４９】
同図に詳細に示されるように、第１の温度センサ積層体３３は、測定面側に配置され、第１のプローブ３０と接触し熱的に結合する第１の測定面側温度センサ３３ａと、背面側に配置される第１の背面側温度センサ３３ｂと、その間に配置され、第１の測定面側温度センサ３３ａから第１の背面側温度センサ３３ｂへの熱流路を形成する第１の熱抵抗体３３ｃを積層した構造となっている。また、第２の温度センサ積層体３４も第１の温度センサ積層体３３と同様の構造となっており、測定面側に配置され、第２のプローブ３１に接触し熱的に結合する第２の測定面側温度センサ３４ａ、背面側に配置される第２の背面側温度センサ３４ｂと、その間に配置され、第２の測定面側温度センサ３４ａから第２の背面側温度センサ３４ｂへの熱流路を形成する第２の熱抵抗体３４ｃを積層した構造となっている。従って、測定面２０を測定対象物に接触させると、測定対象物から熱がプローブ３０及びプローブ３１に伝わり、その熱はそれぞれ第１の温度センサ積層体３３については第１の測定面側温度センサ３３ａ、第１の熱抵抗体３３ｃ、第１の背面側温度センサ３３ｂを順番に通過し、第２の温度センサ積層体３４については第２の測定面側温度センサ３４ａ、第２の熱抵抗体３４ｃ、第２の背面側温度センサ３４ｂを順番に通過して大気に放散されることになる。
【００５０】
各温度センサにはどのようなものを用いてもよいが、本実施形態ではサーミスタである。それぞれの温度センサは、回路基板１７（図３参照）に図示しない配線により接続されており、各温度センサにおける温度を検知できるようになっている。
【００５１】
ここで重要なのは、定常状態において、第１の温度センサ積層体３３を通過する熱流束と、第２の温度センサ積層体３４を通過する熱流束が異なっており、なおかつ、少なくともその熱抵抗の比が既知であることである。すなわち、第１の温度センサ積層体３３と第２の温度センサ積層体３４は、それぞれの両端に等しい温度差が与えられた場合に、それぞれの温度センサ積層体を通過する熱流束が互いに異なるように構成される。このように第１の温度センサ積層体３３と第２の温度センサ積層体３４を通過する熱流束を異ならしめる方法は様々なものがあり、本実施形態で採用しているように、第１の熱抵抗体３３ｃと第２の熱抵抗体３４ｃの熱抵抗を異なるものとしたり、あるいは、一方あるいは両方の温度センサ積層体の背面に板状あるいはその他の形状の放熱制御部材を配置したりすることにより実現される。後者の場合には、第１の熱抵抗体３３ｃと第２の熱抵抗体３４ｃの熱抵抗が等しくてもよく、その熱抵抗の比は１：１である。本実施形態のように、第１の熱抵抗体３３ｃと第２の熱抵抗体３４ｃの熱抵抗を異なるものとする場合、それぞれの熱抵抗は、その材質の選択や、形状の制御により任意のものに設定できる。熱抵抗を設定する手法の一例として、本実施形態では、第１の熱抵抗体３３ｃ及び第２の熱抵抗体３４ｃを同材質かつ断面積の等しい円柱形状としており、その高さのみを異ならしめている。このように第１の熱抵抗体３３ｃと第２の熱抵抗体３４ｃの材質及び断面積を等しいものとすると、その熱抵抗の値はその高さに比例するため、熱抵抗の比を容易に任意のものに設定できる。本実施形態では、その高さ及び熱抵抗の比は１：２となっている。もちろん、この比は異なるものとしてもよい。
【００５２】
バイパス部材４２は、測定面側に向かって突き出す柱状部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有しており、柱状部４２ａと４２ｂの間を梁４２ｄにより、柱状部４２ａと４２ｃの間を梁４２ｅにより接続した形状となっている。そして、押ボタン４（図３参照）を押し下げたときに、柱状部４２ａの測定面側表面が第３のプローブ３２の背面側表面に接触し、また柱状部４２ｂ及び柱状部４２ｃの測定面側表面がそれぞれ第１の温度センサ積層体３３の第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の温度センサ積層体３４の第２の背面側温度センサ３４ｂに接触し、プローブ３２と第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂとが熱的に接続される。このとき、測定面２０が測定対象物に接触しているならば、バイパス部材４２は、測定対象物と第１の背面側温度センサ３３ｂ間及び、測定対象物と第２の背面側温度センサ３４ｂ間の熱的接続であるバイパス流路を形成することになる。もちろん、このバイパス流路は、押ボタン４（図３参照）の押し下げを取りやめた場合には、バイパス部材４２が第３のプローブ３２、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂから離れることとなるため、遮断される。
【００５３】
なお、梁４２ｄ及び４２ｅは、若干の弾性変形を許容することが好ましい。これにより、バイパス部材４２の幾何学的形状や、第３のプローブ３２、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの配置位置に若干の寸法誤差があっても、バイパス部材４２と各部材との接触による熱的結合を確実なものにできる。
【００５４】
ここで、本実施形態の接触式内部温度計１００による内部温度の測定原理を、図５を用いて説明する。
【００５５】
図５は、本実施形態に係る接触式内部温度計１００の測定ヘッド２に設けられた測定部の等価熱回路を示す図である。同図を図４を参照しつつ説明すると、Ｔｂは測定対象である内部温度、Ｔ１１は第１の測定面側温度センサ３３ａにおける温度、Ｔ１２は第１の背面側温度センサ３３ｂにおける温度、Ｔ２１は第２の測定面側温度センサ３４ａにおける温度、Ｔ２２は第１の背面側温度センサ３４ｂにおける温度である。また、熱抵抗Ｒｂは測定対象内部から第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１を通して第１の測定面側温度センサ３３ａ及び第２の測定面側温度センサ３４ａに熱が伝わる際の熱抵抗であり、熱抵抗Ｒ１は第１の熱抵抗体３３ｃの、熱抵抗Ｒ２は第２の熱抵抗体３４ｃの熱抵抗である。そして、Ｔｂ＞Ｔ１１＞Ｔ１２及び、Ｔｂ＞Ｔ１２＞Ｔ２２が成立している。
【００５６】
ここで、図に示した系が定常状態にあると仮定すると、ＴｂよりＴ１２へと流れる熱流束は一定であるから、次式が成立する。
［式１］
2013117408.tif 000003
又同様に、ＴｂよりＴ２２へと流れる熱流束を考えると、
［式２］
2013117408.tif 000004
が成立する。この式１及び式２より、内部温度Ｔｂは、
［式３］
2013117408.tif 000005
として求められる。なお、ここでＫ＝Ｒ１／Ｒ２であり、本実施形態の例ではＫ＝１／２である。先述したように、第１の熱抵抗体３３ｃと第２の熱抵抗体３４ｃの熱抵抗が等しい場合にはＲ１＝Ｒ２であるから、Ｋ＝１となる。
【００５７】
ところで、式３により内部温度Ｔｂを求めるためには、図５に示した系が定常状態とならなければならない。しかしながら、図４より理解できるように、特に第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂは、それぞれ第１の熱抵抗体３３ｃ及び第２の熱抵抗体３４ｃを介して測定対象物と熱的に接合されることとなるから、測定対象物からの熱が伝わりにくく、その温度が上昇して定常状態に達するまでに相当の時間を要する。そこで、本実施形態では、図５に示した系が定常状態に達する時間を短縮するため、バイパス部材４２によるバイパス流路を形成することにより、第３のプローブ３２から熱伝導率が高く、熱抵抗の小さいバイパス部材４２を通じて被接触面の熱を第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂに伝え、その温度を速やかに上昇させるのである。その後バイパス部材４２を引き上げ、バイパス流路を遮断すれば、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂは概ね定常状態に近い温度まで加熱されているため、速やかに定常状態へと移行する。これにより、本実施形態に係る接触式内部温度計１００は、迅速に内部温度の測定を可能としている。従って、バイパス部材４２の熱抵抗は、少なくとも第１の熱抵抗体３３ｃ及び第２の熱抵抗体３４ｃの熱抵抗より小さくなければならない。
【００５８】
続いて、本実施形態に係る接触式内部温度計１００を用いて内部温度を測定する手順、すなわち測温動作の手順を図１乃至４を参照しつつ説明する。
手順１：接触式内部温度計１００の測定面２０を測定対象物に接触させる。
手順２：押ボタン４を押し下げる。これにより、バイパス部材４２が第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブのそれぞれの背面側表面に接触し、バイパス流路が接続される。また、回路基板１７に搭載されたコントローラはバイパス流路が形成されたことを検知して測温動作を開始する。このとき、本実施形態では、コントローラはブザー１３によるビープ音により測定を開始したことを使用者に通知する。同時に、ランプ１１を任意の色、例えば赤色に点灯し、使用者に測定面２０を測定対象物に接触させつつ押ボタン４を押し下げた状態を維持するよう促す。
【００５９】
なお、バイパス流路が接続されたことを検知するため、接触式内部温度計１００にはバイパス流路が接続されているか否かを検知する接続検知部が設けられる。この接続検知部の構造は、種々のものが考えられる。例えば、ボタン４、押付桿４０或いはバネ８の任意の位置に電気的スイッチを設け、ボタン４が押し下げられていることを検知してよい。あるいは、バイパス部材４２と第３のプローブ３２、第１の温度センサ積層体３３の背面側表面、第２の温度センサ積層体３４の背面側表面のいずれか若しくは複数を電気的接点として用い、これら部材が接触したことを電気的に検出するようにしてもよい。本実施形態では、バイパス部材４２と第３のプローブ３２を接点として用い、両者の接触を電気的に検出するようにしている。かかる方法は、スイッチを設ける方法に比べ、機械的誤差による誤検出の恐れがない点で優れている。
手順３：コントローラは、バイパス流路を遮断すべきタイミングを検知し、バイパス流路を遮断すべきタイミングが検知されたことを使用者に通知する。この動作は、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂが十分に、すなわち、定常状態に近い状態まで昇温されたことを使用者に通知して、ボタン４の押し下げを取りやめる（すなわち、ボタン４に加えていた力を緩める、又はボタンから指を離す）よう促す動作である。これにより、ボタン４がバネ８により当初の位置に復帰し、バイパス流路が遮断される。
【００６０】
なお、バイパス流路を遮断すべきタイミングを検知するため、接触式内部温度計１００には遮断タイミング検知部が設けられる。この遮断タイミング検知部構造はいかなるものであってもよく、専用の回路あるいは機構を備えるようにしてもよいが、本実施形態では、回路基板１７上に設けられたコントローラが実行するソフトウェアにより遮断タイミング検知部が仮想的に実現されている。すなわち、回路基板１７上に設けられたコントローラは遮断タイミング検知部を兼ねるものである。
【００６１】
バイパス流路を遮断すべきタイミングの判断にあたって用いる基準は、上述の通り、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂが定常状態に近い温度まで昇温されたと合理的に算出されるタイミングを検出できるものであればいかなる基準を用いてもよい。そのような基準を例示すると、次のとおりである。
基準１：第１の背面側温度センサ３３ｂ及び／又は第２の背面側温度センサ３４ｂの温度変化があらかじめ定められた閾値以下となる。
【００６２】
この基準１は、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び／又は第２の背面側温度センサ３４ｂがバイパス流路が接続された状態で略定常状態となったことを検出するものである。この状態では、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び／又は第２の背面側温度センサ３４ｂの温度は測定対象物の表面温度から流入した熱により十分昇温されていると考えられる。なお、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの両者についての温度変化があらかじめ定められた閾値以下となることを検出することが好ましいが、いずれか片方のみについて検出するようにしてもよい。
基準２：第１の背面側温度センサ３３ｂ及び／又は第２の背面側温度センサ３４ｂの温度があらかじめ定められた閾値以上となる。
【００６３】
この基準２は、接触式内部温度計１００により測定しようとする対象の温度の範囲が概ね分かっている場合に採用できる。例えば、接触式内部温度計１００が人体を対象とする体温計である場合には、その表面温度はおおむね摂氏３５度以上となり、それ以下となることは通常ない。このような場合には、閾値として、例えば、摂氏３３度を設定することにより、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び／又は第２の背面側温度センサ３４ｂが定常状態に近い温度まで昇温されたことを検出できる。この検出は、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの両者について行ってもよいし、いずれか片方のみでもよい。
基準３：バイパス流路が接続されている時間があらかじめ定められた時間以上となる。
【００６４】
この基準３は、バイパス部材４２、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの熱容量が既知であり、またバイパス部材４２の伝熱速度もおおよそ予測できることから、想定される用途によってあらかじめ定めた時間バイパス流路が接続されているならば、当然に第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度が定常状態に近い温度まで昇温していると算出するものである。この時間は、理論的にあるいは実験的にあらかじめ求めておくとよい。
【００６５】
以上の基準は、これらのうちいずれかを用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。本実施形態に係る接触式内部温度計１００では、基準１を用いている。もちろん、ここにあげた基準１乃至３以外の基準を用いてもよい。
【００６６】
かかる基準に基づいてバイパス流路を遮断すべきタイミングが検知されたならば、コントローラは、ブザー１３によるビープ音によりバイパス流路を遮断すべきタイミングが到来したことを使用者に通知すると同時に、ランプ１１を先ほどの色とは異なる任意の色、例えば黄色に点灯し、使用者には、内部温度の測定が進行中であり、測定面２０を測定対象物に接触させたまま押ボタン４を離した状態に保持するよう促す。従って、ブザー１３とランプ１１は、使用者にバイパス流路を遮断すべきタイミングを通知する遮断タイミング通知部として機能することになる。
手順４：コントローラは、バイパス流路が遮断された後、第１の温度センサ積層体３３及び前記第２の温度センサ積層体３４が定常状態に達した後に測定対象物の内部温度を算出し、表示する。すなわち、コントローラは、第１の測定面側温度センサ３３ａ、第１の背面側温度センサ３３ｂ、第２の測定面側温度センサ３４ａ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの出力を監視し、これら温度センサの温度変化があらかじめ定められた閾値以下となったことを検出すると、これら温度センサからの出力を用いて、上述の式３から内部温度を求める。従って、コントローラは、第１の測定面側温度センサ３３ａ、第１の背面側温度センサ３３ｂ、第２の測定面側温度センサ３４ａ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの測定結果に基づいて測定対象物の内部温度を算出する内部温度算出部として機能する。さらに、コントローラにより実現される内部温度算出部は、接続検知部によりバイパス流路が接続され、さらにバイパス流路が遮断されたことを検知した後、第１の温度センサ積層体３３及び前記第２の温度センサ積層体３４が定常状態に達した後に測定対象物の内部温度を算出するものである。
【００６７】
コントローラは、このようにして算出された内部温度を図１に示したように表示部１２に表示する。また、ブザー１３によるビープ音の発生、並びに、ランプ１１を先ほどの色とは異なる任意の色、例えば緑色に点灯することにより、使用者に測定が終了したことを通知する。なお、算出された内部温度は、本実施形態では表示部１２に表示することにより使用者に通知することとしているが、これに限られず、接触式内部温度計１００に設けたメモリに蓄積したり、接触式内部温度計１００の外部の機器に有線又は無線にて出力したりしてもよい。この場合には、表示部１２は必ずしも必須の構成ではない。
【００６８】
以上の手順を使用者の視点から再度説明すれば、まず、接触式内部温度計１００の測定面２０を測定対象物に接触させ、ボタン４を押し下げることにより測定が開始される。このとき、ビープ音が鳴り、ランプ１１が赤色に点灯する。続いて、再度ビープ音が鳴り、ランプ１１が黄色に点灯するので、ボタン４から指を離し、引き続き測定面２０を測定対象物に接触させておく。最後に三度ビープ音が鳴り、ランプ１１が緑色に点灯すれば測定終了であり、接触式内部温度計１００を測定対象物から離し、表示部１２に表示された測定結果を確認する。この間要する時間は、測定対象及び接触式内部温度計１００の各部の大きさ（熱容量）にも依存するが、人体の内部温度を測定対象とする場合には、概ね１０秒程度である。
【００６９】
なお、以上の説明では、使用者への測定開始の通知、バイパス流路遮断タイミングの通知、測定終了の各種通知をいずれもブザー１３によるビープ音及びランプ１１の点灯により行ったが、これらの通知の方法はここで例示したものに限定されない。特に、ビープ音についてはこれを省略したり、或いは使用者の設定によりこれを発声しないこととしてもよい。音声を用いず、ランプ１１の点灯のみにより使用者に各種の通知を行うようにすると、例えば測定対象が就寝中の乳児である場合に、乳児の睡眠を妨げることなく測定が可能である等好ましい場合がある。もちろん、ランプ１１の点灯をどのようにするか、例えば発光色をどのように選択するかは任意である。また、発色光によらず、ランプ１１を点滅させたり、発光光の強度を変化させたり、あるいはランプ１１を複数設けておき、その点灯数を違えることにより使用者に各種通知を行うようにしてもよい。さらに前述したように、ランプ１１でなく、表示部１２により使用者に各種通知を行ってもよい。
手順５：コントローラは、ブロア７を作動させ、測定部を冷却する。
【００７０】
この動作は、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及びバイパス部材４２を冷却し、次の測定に備えるものである。例えば、最初に比較的高温の測定対象の内部温度を測定し、その直後に、比較的低温の測定対象の内部温度を続けて測定する場合を考えると、最初の測定時に、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及びバイパス部材４２が次の測定時に必要とされる以上に高温となる場合があり得る。このとき、第１の温度センサ積層体３３及び第２の温度センサ積層体３４、場合によってはバイパス部材４２が定常状態となるためには、これら部材の放熱による自然冷却を待たなければならず、測定に時間を要する場合があり得る。そのため、測定の度に第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及びバイパス部材４２をある程度冷却するのである。
【００７１】
本実施形態では、ブロア７は図１のグリップ空間１９ａからヘッド空間１９ｂへと流れる気流を発生させる。そのため、ブロア７により誘起される空気の流れは、図中矢印に示すように、吸気穴１６から吸い込まれ、ブロア７を通過し、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及びバイパス部材４２の近傍を通過して排気穴２１から排出されるものとなる。従って、本実施形態のブロア７、吸気穴１６及び排気穴２１は協働して第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及びバイパス部材４２を冷却する冷却機構を構成することになる。
【００７２】
なお、冷却機構の構成はどのようなものであってもよく、ブロア７、吸気穴１６及び排気穴２１の配置は任意である。また、吸排気の向きを逆にしてもよい。さらに、冷却対象は、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及びバイパス部材４２の少なくともいずれかであればよい。また、ブロア７の形式は特に限定されず、一般的なファンであってもよいし、圧電素子を利用したマイクロブロアであってもよい。あるいは、連続して測定する際の測定時間に実用上の問題がなければ、この冷却機構そのものを省略しても差し支えない。
【００７３】
図６は、本実施形態に係る接触式内部温度計１００の測温動作における、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度変化を示すグラフである。グラフ中横軸は測温を開始してからの時間ｔ、縦軸は各温度センサの温度Ｔを示す。また、グラフ中太実線で示した曲線Ａは、第１の背面側温度センサ３３ｂの温度変化を、太破線で示した曲線Ｂは、第２の背面側温度センサ３４ｂの温度変化を示している。なお、グラフ中細実線で示した曲線Ｃ及び細破線で示した曲線Ｄは、バイパス部材４２を用いない場合の第１の背面側温度センサ３３ｂ及び２の背面側温度センサ３４ｂの温度変化を比較のために示したものである。
【００７４】
同図に示すように、時刻ｔ＝０において測温を開始し、測定面２０を測定対象物に接触させ（手順１）、バイパス流路を接続すると（手順２）、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度は速やかに上昇し、時刻ｔ＝ｔ１の時点で、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度がバイパス流路が接続された状態でのそれぞれの定常温度であるＴ１ｓｂ及びＴ２ｓｂに達する。この時点で上述の基準１が満たされるため、接触式内部温度計１００からの通知により、使用者はボタン４の押圧を取りやめ、バイパス流路を切断する（手順３）。
【００７５】
バイパス流路が切断されると、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度はグラフに示されるように若干低下し、時刻ｔ＝ｔ２の時点で、それぞれ、バイパス流路が接続されない状態での定常温度であるＴ１ｓ及びＴ２ｓに達する。このとき、Ｔ１ｓｂとＴ１ｓ、及び、Ｔ２ｓｂとＴ２ｓの温度差は小さいため、時刻ｔ１からｔ２までの時間間隔は短い。時刻ｔ２の時点で、上述の手順４に従い、内部温度が算出される。算出された内部温度は、表示部１２に表示される。
【００７６】
比較のために示した曲線Ｃ及びＤを参照すると、時刻ｔ２の時点で、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度は未だに定常温度に達していないことが分かる。これは、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂに測定対象物からの熱が伝わるには、熱抵抗体３３ｃ及び３４ｃを通過しなければならないため、時間がかかるからである。同グラフからは、本実施形態に係る接触式内部温度計１００では、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂの温度が、測温動作の開始後、速やかに定常温度Ｔ１ｓ及びＴ２ｓに近い温度まで昇温されるため、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂが定常温度に達するまでの時間が短縮されていることが分かる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る接触式内部温度計１００では、上述の基準１を用いているが、上述の基準２や基準３を用いた場合にも同様に、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂを速やかに定常温度に到達させ得ることは、容易に理解できるであろう。
【００７８】
続いて、本発明の第２の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００７９】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る接触式内部温度計２００を背面側から見た外観図である。なお、本実施形態に係る接触式内部温度計２００と先の第１の実施形態に係る接触式内部温度計１００とは、測定ヘッド２の支持構造や押ボタン４の有無等の若干の差異を除けば、概ねその構造は共通している。そこで、両実施形態において共通する部材及び構造については、同符号を付し、重複する説明については省略することとする。
【００８０】
同図に示されているように、接触式内部温度計２００は、ケース１の先端に測定ヘッド２が取り付けられており、その先端が測定面２０となっていること、また、ケース１の背面１０にはランプ１１、表示部１２、ブザー１３が設けられるとともに、使用者が手に持つグリップ１４を形成していることについては、先の実施形態における接触式内部温度計１００と同様である。しかしながら、接触式内部温度計２００では、押ボタン４（図１参照）は設けられておらず、支持環２０５の形状も異なっている。
【００８１】
図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による接触式内部温度計２００の概略断面図である。ここで、支持環２０５は、本実施形態では、断面がベローズ状の円筒形状であり、測定ヘッド２をケース１に対し弾性的に支持し、特に、測定ヘッド２が背面方向に移動可能となっている。そして、接触式内部温度計２００の使用者が測定面２０を測定対象物に押し付けることにより支持環２０５が円筒軸方向に圧縮され、測定ヘッド２が背面方向に移動する結果、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブ３２がバイパス部材４２に接触し、熱的に結合する。なお、ここで示した支持環２０５は、測定面２０をケース１に対し移動可能に支持する弾性支持構造の一例として示したものである。測定面２０がケース１に対し移動可能であって、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブ３２が無負荷状態ではバイパス部材４２と接触せず、負荷状態において接触する構造であれば、ここで示した以外のいかなる構造を採用してもよい。また、支持環２０５の材質も特に限定されないが、第１の実施形態における支持環５同様に、シリコンゴム或いはその発泡体が好適である。
【００８２】
また、バイパス部材４２は直動アクチュエータ２０４のロッド２４０の先端に断熱材４１を介して取り付けられている。これにより、回路基板１７に設けられたコントローラの制御により、直動アクチュエータ２０４のロッド２４０は図示の伸長位置と、収縮位置とに移動可能である。従って、バイパス部材４２は、図示の位置と、背面側にオフセットした位置とに移動可能とされている。ここで、直動アクチュエータ２０４の形式や構造は特に限定するものではなく、バイパス部材４２を移動可能であればいかなるものであってもよい。本実施形態では、直動アクチュエータ２０４は、プル型のソレノイドアクチュエータであり、非通電時には内蔵のバネの反発力により、ロッド２４０は図示した伸長位置となり、通電時には背面側に移動した収縮位置となる。
【００８３】
本実施形態の接触式内部温度計２００における測温動作の手順は、第１の実施形態における接触式内部温度計１００の測温動作の手順に比べ、使用者が押ボタン４（図１参照）を操作する必要がない点で異なっている。すなわち、本実施形態での手順は次の通りとなる。
手順１：接触式内部温度計２００の測定面２０を測定対象物に押し付け接触させる。これにより、バイパス部材４２が第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブのそれぞれの背面側表面に接触し、バイパス流路が接続される。また、それをコントローラが検知して測温動作を開始する。
手順２：使用者は、測定面２０を測定対象物に押し付けた状態を維持する。この間、コントローラはバイパス流路を遮断すべきタイミングを検知し、バイパス流路を遮断すべきタイミングが検知されたならば、直動アクチュエータ２０４に通電してロッド２４０を収縮させ、バイパス部材４２を背面側へと移動させることにより、バイパス流路を遮断する。すなわち、ここでは、直動アクチュエータ２０４は、バイパス流路を遮断する遮断部として機能する。
手順３：コントローラは、バイパス流路が遮断された後、第１の温度センサ積層体３３及び前記第２の温度センサ積層体３４が定常状態に達した後に測定対象物の内部温度を算出し、表示する。このとき、ランプ１１及び／又はブザー１３により、内部温度の測定が終了したことを使用者に通知することが好ましい。
手順４：コントローラは、ブロア７を作動させ、測定部を冷却する。
【００８４】
以上の通り、本実施形態に係る接触式内部温度計２００では、測温動作の開始後、バイパス流路の遮断を使用者の操作によらず自動で行うので、使用者に煩雑なボタン操作を要求することがなく、また、誤操作により計測結果に誤差が発生したり、計測が失敗したりする可能性が低減される。
【００８５】
なお、第１の実施形態に係る接触式内部温度計１００ではバイパス流路の接続をボタン４の押し下げにより行い、第２の実施形態に係る接触式内部温度計２００では測定面２０を測定対象物に押し付けることにより行うこととしているが、これらを入れ替え、第１の実施形態に係る接触式内部温度計１００において、測定面２０を測定対象物に押し付けることによりバイパス流路を接続するようにしたり、第２の実施形態に係る接触式内部温度計２００において、ボタン４の押し下げによりバイパス流路を接続するようにしたりしてもよい。
【００８６】
続いて、本発明の第３の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００８７】
なお、本発明の第３の実施形態に係る接触式内部温度計３００の外観は、先に説明した第２の実施形態に係る接触式内部温度計２００と変わりがない。そこで、第２の実施形態に係る接触式内部温度計２００を背面側から見た外観図として示した図７を、本実施形態に係る接触式内部温度計３００を背面側から見た外観図として援用する。そして、図９は、本発明の第３の実施形態に係る接触式内部温度計３００についての図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による概略断面図である。なお、本実施形態に係る接触式内部温度計３００と先の第２の実施形態に係る接触式内部温度計２００とは、バイパス部材４２の支持構造についての若干の差異を除けば、概ねその構造は共通している。そこで、両実施形態において共通する部材及び構造については、同符号を付し、重複する説明については省略することとする。
【００８８】
同図に示されているように、本実施形態に係る接触式内部温度計３００では、バイパス部材４２はケース１から延びる支持柱３４０の先端に断熱材４１を介して取り付けられており、ケース１に対してその位置は固定されている。支持柱３４０の断面形状は任意であり、中実又は中空の円柱又は角柱、十字形状等任意のものとしてよい。支持柱３４０は、ケース１と一体に形成されていても、別体として形成され、後からケース１に固定されていてもよい。
【００８９】
また、測定ヘッド２は第２の実施形態同様、断面がベローズ状の円筒形状である支持環２０５によりケース１に対し弾性的に支持されており、接触式内部温度計３００の使用者が測定面２０を測定対象物に押し付けることにより測定ヘッド２が背面方向に移動して、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブ３２がバイパス部材４２に接触し、熱的に結合する。
【００９０】
ここで、バイパス部材４２の背面側表面には、バイパス部材４２の構成材料の線膨張係数と異なる線膨張係数を有する材質の異種材料層４３が形成されている。ここでは、バイパス部材４２は金属であるので、異種材料層４３はそれとは異なる組成の金属層とされている。これにより、バイパス部材４２はいわゆるバイメタルとしての性質を有しており、温度の上昇に伴い変形するようになっている。
【００９１】
図１０は、図９における測定ヘッド２近傍の拡大断面図であって、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブ３２がバイパス部材４２に接触している状態を示す図である。本図では、図４同様に、支持環２０５及び断熱材４１並びにそれら部材より背面側に位置する部材は図示を省略している。
【００９２】
同図は、使用者が測定面２０を測定対象物に押し付けることにより測定ヘッド２が背面方向に移動し、第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブ３２がバイパス部材４２に接触し、熱的に結合されており、かつ、バイパス部材４２の温度がバイパス部材４２を変形させるに足るほどには上昇していない状態を示している。図に示した形状より明らかなように、バイパス部材４２のうち、主として梁４２ｄ及び４２ｅがバイメタルとして機能する。図示の例では異種材料層４３はバイパス部材４２の背面側表面全面に形成されているが、その少なくとも一部、好ましくは梁４２ｄ及び４２ｅの背面側又は測定面側表面に異種材料層４３を形成するようにしてもよい。なお、バイパス部材４２及び異種材料層４３により形成されるバイメタルは、測定対象物から第３のプローブ３２を介して伝わる熱による昇温によって変形するようにその性質が定められる。
【００９３】
図１１は、バイパス部材４２が変形している状態を示す拡大断面図である。同図は、図１０に対応する図示となっており、バイパス部材４２は、異種材料層４３により形成されたバイメタルの働きにより、背面側に向かって反るように変形している。なお、この図示は理解を助けるため、その変形を若干誇張して示したものである。
【００９４】
バイパス部材４２の変形により、柱状部４２ｂ及び４２ｃは背面側に移動し、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び第２の背面側温度センサ３４ｂから離れ、両者はもはや接触しておらず、熱的に結合していない。このように、本実施形態では、バイパス部材４２により接続されたバイパス流路は、バイパス部材４２自身の昇温により遮断されるのである。なお、ここで示した構造は、バイパス部材４２の温度上昇に応じてバイパス流路を遮断する温度感応性遮断機構の具体的な一例として示したものである。かかる機構としては、バイパス部材４２の温度上昇に応じてバイパス流路を遮断するいかなるものを用いてもよい。本実施形態では、バイパス部材４２の表面に異種材料層４３を形成することによりバイパス部材４２自体をバイメタルとして用いたが、バイパス部材４２の表面に別途バイメタルを貼り付けてもよい。あるいは、形状記憶合金を用いた機構等、温度変化を物理的な変位に変換することができる機構であればバイメタルを用いない機構であってもよい。
【００９５】
ここで、バイパス部材４２は、その温度があらかじめ定めた閾値に達した時にその変形によりバイパス流路を遮断するように設計される。この閾値は、第１の実施形態で述べた基準２の閾値と同様であり、第１の背面側温度センサ３３ｂ及び／又は第２の背面側温度センサ３４ｂが定常状態に近い温度まで昇温されたと考えられる値とする。このように、温度感応性遮断機構を備えることで、本実施形態に係る接触式内部温度計３００は、使用者の操作によらず、且つ、アクチュエータ等の動力機構を備えることなくバイパス流路を遮断するようになっている。
【００９６】
すなわち、本実施形態の接触式内部温度計３００における測温動作の手順は次の通りとなる。
手順１：接触式内部温度計３００の測定面２０を測定対象物に押し付け接触させる。これにより、バイパス部材４２が第１の温度センサ積層体３３、第２の温度センサ積層体３４及び第３のプローブのそれぞれの背面側表面に接触し、バイパス流路が接続される。また、それをコントローラが検知して測温動作を開始する。
手順２：使用者は、測定面２０を測定対象物に押し付けた状態を維持する。そして、バイパス部材４２が測定対象物から流入する熱により昇温し、閾値に達した時点で変形してバイパス流路が遮断される。
【００９７】
なお、このバイパス流路が遮断されたことは、適宜のスイッチを設けることにより検知するようにしてもよいが、必ずしも必要でない。そのため、本実施形態では、バイパス部材４２の変形によるバイパス流路の遮断については、これを検知していない。
手順３：第１の温度センサ積層体３３及び前記第２の温度センサ積層体３４が定常状態に達した後に測定対象物の内部温度を算出し、表示する。このとき、ランプ１１及び／又はブザー１３により、内部温度の測定が終了したことを使用者に通知することが好ましい。
【００９８】
なお、本実施形態では、バイパス部材４２の変形によるバイパス流路の遮断は、バイパス流路が接続された状態における第１の温度センサ積層体３３及び前記第２の温度センサ積層体３４の定常温度より低い温度を閾値としてなされるように設定される。そのため、バイパス流路が遮断される前に、第１の温度センサ積層体３３及び前記第２の温度センサ積層体３４が定常状態に達することはない。
手順４：コントローラは、ブロア７を作動させ、測定部を冷却する。
【００９９】
以上の通り、本実施形態に係る接触式内部温度計３００では、測温動作の開始後、バイパス流路の遮断を使用者の操作によらず自動で行い、かつ、バイパス流路を遮断するための動力機構を必要としない。そのため、使用者に煩雑なボタン操作を要求することがなく、また、誤操作により計測結果に誤差が発生したり、計測が失敗したりする可能性が低減されるとともに、電力消費が少なく、製造コストを低く抑えることができる。
【０１００】
続いて、本発明の第４の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【０１０１】
なお、本発明の第４の実施形態に係る接触式内部温度計４００と先の第１の実施形態に係る接触式内部温度計１００とは、測定ヘッド２に設けられたプローブの数及び配置と、
バイパス部材４２が分割されている点が異なっており、その他の構造は概ね共通している。そこで、両実施形態において共通する部材及び構造については、同符号を付し、重複する説明については省略することとする。また、本実施形態に係る接触式内部温度計４００を背面側から見た外観図は、第１の実施形態における接触式内部温度計１００のものと差異がないため、図１を、本実施形態に係る接触式内部温度計４００を背面側から見た外観図として援用する。
【０１０２】
図１２は、本実施形態に係る接触式内部温度計４００を測定面側から見た外観図である。同図に示すように、本実施形態に係る接触式内部温度計４００は、測定面２０に４つのプローブ、すなわち、第１のプローブ３０、第２のプローブ３１、第３のプローブ３２及び第４のプローブ３５が設けられている。これらプローブの配置は任意であるが、ここで示した実施形態では各プローブが正方形の頂点に位置するように配置されている。
【０１０３】
図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線による測定ヘッド２近傍の拡大断面図である。本実施形態では、バイパス部材４２が第１のバイパス部材４４と、第２のバイパス部材４５の２つに分離されている。そして、第１のバイパス部材４４及び第２のバイパス部材４５はそれぞれ独立に断熱材４１を介して押付桿４０に取り付けられており、両者は熱的に隔離されている。
【０１０４】
そして、第１のバイパス部材４４は、押ボタン４（図１参照）を押し下げることにより、第３のプローブ３２及び第１の背面側温度センサ３３ｂに接触し熱的に結合するものであり、測定面２０が測定対象物に接触している場合には、測定対象物と第１の背面側温度センサ３３ｂ間を熱的に接続する。また、第２のバイパス部材４５は、押ボタン４（図１参照）を押し下げることにより、第４のプローブ３５及び第２の背面側温度センサ３４ｂに接触し熱的に結合するものであり、測定面２０が測定対象物に接触している場合には、測定対象物と第２の背面側温度センサ３４ｂ間を熱的に接続する。そして、第１のプローブ３０、第２のプローブ３１、第３のプローブ３２及び第４のプローブ３５は、熱伝導率の低い材質からなる測定ヘッド２により互いに接触しないように支持されているため、互いに熱的に隔離されている。これらのことから、第１のバイパス部材４４により接続されるバイパス流路と、第２のバイパス部材４５により接続されるバイパス流路は互いに熱的に独立していることになる。
【０１０５】
この構造によれば、第１の背面側温度センサ３３ｂと第２の背面側温度センサ３４ｂが熱的に接続されることがなく、第１の背面側温度センサ３３ｂと第２の背面側温度センサ３４ｂ間での熱交換による干渉が発生しない。
【０１０６】
なお、本実施形態で示したバイパス部材４２を２つの部材に分け、第１の背面側温度センサ３３ｂと第２の背面側温度センサ３４ｂとを熱的に分離する構造は、本実施形態のように、先の第１の実施形態のみならず、第２、第３の実施形態にこれを適用してもよい。
【０１０７】
以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、各部材あるいはその部分の形状や数、配置等を適宜変更してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  ケース、２  測定ヘッド、４  押ボタン、５  支持環、６  電池、７  ブロア、８  バネ、１０  背面、１１  ランプ、１２  表示部、１３  ブザー、１４  グリップ、１５  電池蓋、１６  吸気穴、１７  回路基板、１８  隔壁、１９ａ  グリップ空間、１９ｂ  ヘッド空間、２０  測定面、２１  排気穴、３０  第１のプローブ、３１  第２のプローブ、３２  第３のプローブ、３３  第１の温度センサ積層体、３３ａ  第１の測定面側温度センサ、３３ｂ  第１の背面側温度センサ、３３ｃ  第１の熱抵抗体、３４  第２の温度センサ積層体、３４ａ  第２の測定面側温度センサ、３４ｂ  第２の背面側温度センサ、３４ｃ  第２の熱抵抗体、３５  第４のプローブ、４０  押付桿、４１  断熱材、４２  バイパス部材、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  柱状部、４２ｄ，４２ｅ  梁、４３  異種材料層、４４  第１のバイパス部材、４５  第２のバイパス部材、１００  接触式内部温度計、２００  接触式内部温度計、２０４  直動アクチュエータ、２０５  支持環、２４０  ロッド、３００  接触式内部温度計、３４０  支持柱、４００  接触式内部温度計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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